用于远程光体积描记法的自动相机调节制造技术

本发明专利技术涉及一种用于获得对象(14)的生命体征的设备(12)，包括：接口(22)，其用于接收对象(14)的图像帧(24)的集合；信号提取单元(26)，其用于从图像帧(24)的所述集合提取所述对象(14)的光体积描记(PPG)信号；信号评价单元(28)，其用于确定所述PPG信号的特征，所述特征指示所提取的PPG信号关于所述对象(14)的期望的生命体征的信息内容；处理单元(30)，其用于基于所提取的PPG信号的所确定的特征来确定分箱配置，所述分箱配置被提供用于控制对图像帧的图像像素的分箱；以及生命体征确定单元(32)，其用于根据所提取的PPG信号来确定生命体征信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于获得对象的生命体征的设备和方法。尤其地，本专利技术涉及能够用于检测诸如人或动物的被观察的对象中的生命体征的非干扰性光学测量方法。
技术介绍
人的生命体征，例如，心率(HR)、呼吸率(RR)或血氧饱和度，充当人的当前状态的指示物并且能够被用作医学事件的预测物。出于这种原因，生命体征在住院患者护理环境和门诊患者护理环境中，在家或者在另外的健康、休闲和健身环境中得到广泛地监测。测量生命体征的一种方式是体积描记法。体积描记法通常指对器官或身体部分的体积变化的测量，并且尤其指对因随着每一次心跳行进通过对象的身体的心血管脉搏波引起的体积变化的检测。光体积描记法(PPG)是评价感兴趣区或体积的光反射或光透射的时变变化的光学测量技术。PPG基于以下原理：即，血液比周围组织吸收更多的光，因此血液体积随着每一次心跳的变化相应地影响透射或反射。除了关于心率的信息以外，PPG波形(也被称为PPG信号)能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评价在不同波长(通常为红色和红外)处的透射率和/或反射率，能够确定血氧饱和度。常规的脉搏血氧计通常被附着到对象的皮肤。因此，它们被称为“接触式”PPG设备。最近，已经推出了用于非干扰性测量的非接触式远程PPG(RPPG)设备。远程PPG利用被远离感兴趣对象设置的光源，或者通常为辐射源。类似地，诸如相机或光探测器的探测器也能够被设置为远离感兴趣对象。因此，远程PPG系统和设备被认为是非干扰性的，并且非常适合于医学日常应用以及非医学日常应用。Verkruysse等人的“Remoteplethysmographicimagingusingambientlight”(OpticsExpress，第16卷，第26期，第21434-21445页，2008年12月22日)展示了能够使用周围环境光和常规消费者水平的视频相机来远程测量光体积描记信号。基于相机的生命体征监测优于在体传感器的主要优点之一是高易用性：不需要附着传感器，仅使相机瞄准对象的皮肤/胸部是足够的。基于相机的生命体征监测优于在体传感器的另一优点是用于实现运动鲁棒性的潜力：相机具有显著的空间分辨率，而接触式传感器大多包括单元件检测器。由于基于相机的生命体征监测是通过仔细分析皮肤颜色的非常细微的变化来执行的，因此其高度取决于相机传感器捕获这些变化的能力。对于该技术的关键挑战之一是在低光环境中或者在范围为从全太阳光到夜间卧室光水平的变化的环境照明状况下能够提供鲁棒的测量。因此，相机灵敏度是该过程中的关键问题。通常，视频信号在模拟域中被捕获然后被数字化。针对RPPG的感兴趣信号，即，光强度或亮度的变化，通常是微弱的(为0.25LSB的量级)，尤其是当商业可获得的相机被使用时或者当周围照明状况相当微弱时。因此，在模数(AD)转换步骤期间由于所捕获的图像信号中的噪声而存在完全丢失信号(即，相关信息)的高可能性。在US2010/0066849A1中，描述了图像处理方法和设备。所提出的方法和设备允许捕获场景的内容，基于像素的测得的亮度值来确定针对表示场景的像素的分箱样式，并且使用该分箱样式来捕获图像的内容。这样的方法可以允许以较低的分辨率为代价来降低相机噪声，并且可以在确定分箱设定时被使用。WO2011/055288A1公开了提供视频数据和元数据的组合的方法。所述方法包括获得由视频相机捕获的图像的序列。从图像的序列提取至少一个信号，其中，每个提取的信号表征光强度和颜色中的至少一个中的局部时间变化。至少一种视频压缩技术被应用在来自序列的图像的图像数据上，以获得压缩的视频数据。所提取的信号是从处于在将所述至少一种压缩技术应用于来自这些图像的图像数据之前的状态中的图像提取的。所压缩的数据被提供有元数据，所述元数据用于表征被表示在图像的至少部分中的对象中的至少一个过程，所述过程引起从对象捕获的光的颜色和强度中的至少一个的局部时间变化。元数据至少基于所提取的信号中的至少一个。WO2011/042839A1公开了一种便于获得用于分析的第一数据以表征其至少一个周期性分量的方法。所述方法包括获得表示捕获的电磁辐射的强度的至少两个第二信号，每个第二信号对应于各自的不同辐射频率范围。第一信号至少可从输出信号导出，所述输出信号可通过对第二信号应用变换来获得，使得输出信号的任何值基于来自在对应的时间点处的每个各自的第二信号的值。所述方法还包括当对应于第二信号的信号被捕获并且变换被应用时，通过以下中的至少一个来获得确定各自的第二信号的至少分量对输出信号的影响的至少一个变量的至少一个值：(i)分析第二信号、通过对第二信号应用变换获得的输出信号以及从输出信号导出的第一信号中的至少一个，并且使用所述分析来选择对应于变量中的各自的一个的至少一个参数的至少一个值；以及(ii)计算对应于变量中的各自的一个的至少一个时变因子的值，每个因子值基于至少一个第二信号值，并且将每个因子应用在操作的多个并行序列中的包括至少一个这样的操作的至少一个序列中的操作中，并且将对应于第二信号中的各自的一个的信号采取为输入。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供用于在变化的照明状况(其范围潜在地为从全太阳光到夜间卧室光水平)下可靠且准确地获得对象的生命体征的设备和方法。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于获得对象的生命体征的设备。所述设备包括：接口，其用于接收对象的图像帧的集合，图像帧包括具有相关联的像素值的多个图像像素；信号提取单元，其用于从图像帧的所述集合提取所述对象的光体积描记，PPG，信号；信号评价单元，其用于确定所述PPG信号的特征，所述特征指示所提取的PPG信号关于所述对象的期望的生命体征的信息内容；处理单元，其用于基于所提取的PPG信号的所确定的特征来确定分箱配置，所述分箱配置被提供用于控制对图像帧的图像像素的分箱；以及生命体征确定单元，其用于根据所提取的PPG信号来确定生命体征信息。在本专利技术的第二方面中，提出了一种用于获得对象的生命体征的对应的方法。在本专利技术的又一方面中，提供了一种包括程序代码单元的计算机程序，当在计算机上执行所述计算机程序时，所述程序代码单元用于令所述计算机执行在本文中公开的方法的步骤，并且提供了一种非瞬态计算机可读记录介质，在所述非瞬态计算机可读记录介质中存储了计算机程序产品，所述计算机程序产品当由处理器运行时令在本文中公开的方法被执行。...

【技术保护点】
一种用于获得对象(14)的生命体征的设备(12)，包括：接口(22)，其用于接收对象(14)的图像帧(24)的集合，图像帧包括具有相关联的像素值的多个图像像素；信号提取单元(26)，其用于从图像帧(24)的所述集合提取所述对象(14)的光体积描记，PPG，信号；信号评价单元(28)，其用于确定所述PPG信号的特征，所述特征指示所提取的PPG信号关于所述对象(14)的期望的生命体征的信息内容；处理单元(30)，其用于基于所提取的PPG信号的所确定的特征来确定分箱配置，所述分箱配置被提供用于控制对图像帧的图像像素的分箱；以及生命体征确定单元(32)，其用于根据所提取的PPG信号来确定生命体征信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.17 EP 13189037.81.一种用于获得对象(14)的生命体征的设备(12)，包括：
接口(22)，其用于接收对象(14)的图像帧(24)的集合，图像帧包
括具有相关联的像素值的多个图像像素；
信号提取单元(26)，其用于从图像帧(24)的所述集合提取所述对象
(14)的光体积描记，PPG，信号；
信号评价单元(28)，其用于确定所述PPG信号的特征，所述特征指示
所提取的PPG信号关于所述对象(14)的期望的生命体征的信息内容；
处理单元(30)，其用于基于所提取的PPG信号的所确定的特征来确定
分箱配置，所述分箱配置被提供用于控制对图像帧的图像像素的分箱；以
及
生命体征确定单元(32)，其用于根据所提取的PPG信号来确定生命体
征信息。
2.如权利要求1所述的设备(12)，其中，所述信号评价单元被配置
为确定所述PPG信号的信噪比、波动量度、分位数、平均值、趋势、外推
的值或估计的值和/或极端值。
3.如权利要求1所述的设备(12)，还包括分箱单元(34)，其用于基
于所确定的分箱配置来对图像帧的图像像素进行分箱，以获得经分箱的图
像帧，其中，所述信号提取单元(26)被配置为从所述经分箱的图像帧提
取所述PPG信号。
4.如权利要求1所述的设备(12)，其中，
所述接口(22)被配置为接收经分箱的图像帧的集合，经分箱的图像
帧的图像像素已经基于所确定的分箱配置被分箱；并且
所述信号提取单元(26)被配置为从所述经分箱的图像帧提取改进的
PPG信号。
5.如权利要求1所述的设备(12)，其中，所述信号评价单元(28)
被配置为根据图像帧的多个图像像素来确定平均像素强度，并且所述处理
单元(30)被配置为基于所述平均像素强度并且基于所提取的PPG信号的
所确定的特征来确定所述分箱配置。
6.如权利要求1所述的设备(12)，还包括光传感器(36)，尤其是光
电二极管，所述光传感器用于采集表示当前光强度在预定义的谱范围中的
谱强度，其中，所述处理单元(30)被配置为基于所述谱强度并且基于所
提取的PPG信号的所确定的特征来确定所述分箱配置。
7.如权利要求1所述的设备(12)，其中，
所述信号评价单元(28)被配置为确定图像帧中的具有基本均匀的像
素值的近邻图像像素的集合，并且被配置为确定近邻图像像素的所述集合
的所述像素值的变化量度，所述变化量度指示...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·让娜，H·P·M·施特肯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL